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爱因斯坦为什么那么牛?

作者:jinxijing发布时间:2019-04-22分类:风铃湾浏览:493


导读:爱因斯坦为什么那么牛?导读:爱因斯坦为什么那么牛?1、爱因斯坦(1879年3月14日—1955年4月18日)作为20世纪最伟大的物理学家,影响力至今在物理学界有着不可动摇的地...

爱因斯坦为什么那么牛?

导读:爱因斯坦为什么那么牛?

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爱因斯坦(1879年3月14日—1955年4月18日)作为20世纪最伟大的物理学家,影响力至今在物理学界有着不可动摇的地位!那么爱因斯坦为何这么牛?我们就来谈谈他风云的一生吧!

爱因斯坦出生于德国符腾堡王国乌尔姆市,毕业于苏黎世联邦理工学院,犹太裔物理学家。爱因斯坦小时候其实是非常顽皮的,经常逃课。大学毕业后被瑞士伯尔尼专利局雇佣,两年后转正这是他的第一份工作。之后开始他风云的一生!

爱因斯坦一生的贡献:

爱因斯坦作为继伽利略、牛顿之后最强的物理学家,在1905年提出"量子论"并解决光电效应问题:证实光线在照射金属表面会有电子析出的现象。4月份提出《分子大小新测定法》并获得博士学位。同一年也提出了《狭义相对论》。这一年也被称为"爱因斯坦奇迹年"。

爱因斯坦之后研究发现《狭义相对论》有些地方是存在不足的。历经十年1915年在《狭义相对论》的的基础上加入时间的的概念发表《广义相对论》。《广义相对论》作为现代物理学基石之一更是把爱因斯坦推上了巅峰!

《广义相对论》提出后当时的科学家认为这实在是太疯狂了一次性对宇宙空间提出这么多的假想,而且感觉都那么超前,实在不敢想象这个人是如何做到的,那么《广义相对论》中有哪些震撼的理论呢?

①相对论中认为牛顿的"万有引力"不够完善,小质量天体围绕大质量天体旋转的根本原因是大质量天体把自身周围的空间"压弯了"使空间发生了弯曲的现象。

②原子弹也是根据从爱因斯坦质能方程:E=mc∧2中发现了质量、光速、能量之间的关系而制造。

③引力波:被认为宇宙中也存在着向水中抛石头泛起涟漪的现象这就是引力波。因为这个假想太超前爱因斯坦逝去也没有被证实。直到2015美国科学家才首次观测到遥远宇宙两颗黑洞合并产生的微弱引力波。

④虫洞:虫洞是认为可以让物体进行时空穿梭的一种天体,也是《广义相对论》中最后一个没被证实的理论。

同时爱因斯坦也是现代物理学两大基石的另一基石《量子力学》的提出者之一。

/2、1,爱因斯坦的相对论提出被德国科学界一致批评,那时德国科学比现在美国还要强,要不是普朗德力挺这位老乡,还真不知道历史上还有爱因斯坦这个人。

2,爱因斯坦从未因相对论获诺奖,或许诺奖因此保持了其尊严

3,爱因斯坦在世参与一些重大科研项目但并未出彩。

4,爱因斯坦在当时大学医院去世,脑子带血取出切片,我无法想象当世伟人怎么可能有此遭遇?葬礼也并不隆重。

5,死后被造神,在中国因他犹太人变成全球智商最高人种,其实犹太人天生的生意人而已。

6,华人多人次在爱因斯坦理论体系研究中获奖,如廿世纪被否定微观世界三守恒之一被华人推翻,另两个也被其他卜推翻但没获奖。爱因斯坦在中国比牛顿还出名不是没有原因的。

7,同时代的科学家有股势力想拼命从历史中抹去,也有人被塑造成神,死后远比生前伟大:爱因斯坦。

3、1905年,爱因斯坦发表了五篇论文

第一篇《关于光的产生和转变的一个启发性观点》,说的就是光电效应,也是爱因斯坦后来获得诺贝尔奖的论文,光电效应最早由赫兹发现,完美解释却是爱因斯坦,而且启发了以后波粒二象性概念的提出,量子学派的很多东西都是爱因斯坦提出的。

第二篇《分子尺度的新测定》,这是他的博士论文,倒是中规中矩,博士论文嘛,不能太出奇,否则怎么获得学位啊,不过也重新测定了阿伏伽德罗常数,阿伏伽德罗常数的重要意义不要多说了,那可是直接打通宏观和微观的重要常数。

第三篇《根据分子运动论研究静止液体中悬浮微粒的运动》,这篇论文意义重大,这是讨论布朗运动的,布朗运动是植物学家布朗发现的,是分子存在的重要证据,当时虽然物理学界已经开始研究原子电子,但是对于分子电子原子是否存在一直争论不休,伟大的玻尔兹曼坚持原子论,杀神马赫的学生德国化学家奥斯特瓦尔德则坚持唯能说,两派展开巨大争论,几乎所有学界大牛都卷入其中,爱因斯坦当然没有参与,因为当时还是学生,普朗克虽然内心支持玻尔兹曼,但此翁一生不好争辩,不发一言,玻尔兹曼内心孤苦,最后被逼得无奈自杀,当然玻尔兹曼自杀争论不是唯一原因,但至少是一个重要推手,想想明明自己说的对,偏偏一群人来捣乱,这也够心塞的。

这篇论文和上一篇论文一起论证了分子的存在,由物理学家佩兰做实验证实了爱因斯坦的理论,也证明了分子的存在,奥斯特瓦尔德于1908年主动宣布:"原子假说已经成为一种基础巩固的科学理论"。此时玻尔兹曼已经逝世两年,爱神凭一己之力平息了争论,这简直就是张无忌"排难解纷当六强"。

第四篇就是大名鼎鼎的《论动体的电动力学》,俗称"狭义相对论"

第五篇就是《物体惯性和能量的关系》,E=mc^2就是在这里提出的,原子弹就是这么造出来的。

仅仅在1905年这一年,爱因斯坦就完成了对物理学革命。

至于相对论,如果爱因斯坦没有提出狭义相对论,那没在未来的几年里或许会有其他人提出,但是如果爱因斯坦没有提出广义相对论,或许在未来几百年里都没人能提出来

4、广义相对论提出后毫无悬念地遇到了推广的困难,因为对于我们这种生活在低速运动和弱引力场的地球人来说,它太难懂了,太离奇了。但是逐渐地,人们在宇宙这个广袤的实验室中寻找到了答案,发现了相对论实在是太神奇、太精彩、太伟大了。

1光线偏折

几乎所有人在中学里都学过光是直线传播,但爱因斯坦告诉你这是不对的。光只不过是沿着时空传播,然而只要有质量,就会有时空弯曲,光线就不是直的而是弯的。质量越大,弯曲越大,光线的偏转角度越大。太阳附近存在时空弯曲,背景恒星的光传递到地球的途中如果途径太阳附近就会发生偏转。爱因斯坦预测光线偏转角度是1.75″,而牛顿万有引力计算的偏转角度为0.87″。要拍摄到太阳附近的恒星,必须等待日全食的时候才可以。机会终于来了,1919年5月29日有一次条件极好的日全食,英国爱丁顿领导的考察队分赴非洲几内亚湾的普林西比和南美洲巴西的索布拉进行观测,结果两个地方三套设备观测到的结果分别是1.61″±0.30″、1.98″±0.12″和1.55″±0.34″,与广义相对论的预测完全吻合,爱因斯坦因此名声大噪。这是对广义相对论的最早证实。70多年以后"哈勃"望远镜升空,拍摄到许多被称为"引力透镜"的现象,现如今也几乎是路人皆知了。

2水星近日点进动

一直以来,人们观察到水星的轨道总是在发生漂移,其近日点在沿着轨道发生5600.73″/百年是"进动"现象。而根据牛顿万有引力计算,这个值为5557.62 ″/百年,相差43.11″/百年。虽然这是一个极小的误差,但是天文是严谨的,明明确实存在的误差不能视而不见。很多科学家纷纷猜测在水星轨道内侧更靠近太阳的地方还存在着一颗行星影响着水星轨道,甚至已经有人把它起名为"火神星"(N年之后居然还有中国学者管这个不存在的行星叫"祝融星")。不过始终未能找到这颗行星。1916年,爱因斯坦在论文中宣称用广义相对论计算得到这个偏差为42.98″/百年,几乎完美地解释了水星近日点进动现象。爱因斯坦本人说,当他计算出这个结果时,简直兴奋地睡不着觉,这是他本人最为得意的成果。

3引力钟慢

同样还是时空弯曲的结果。前文讲到的都是空间上的影响,不论光还是水星都是在太阳附近弯曲的时空中运动。既然被弯曲的是时空,自然要讲时间的变化。广义相对论中具有基石意义的等效原理认为:无限小的体积中均匀的引力场等同于加速运动的参照系。而在引力场中引力势较低的位置,也就是过去我们所学的离天体中心越近,引力越大,那么时间进程越慢,物体的尺度也越小。讲通俗一点,拿地球举例,站在地面上的人相比于国际空间站的宇航员感受到的引力更大,引力势更低(这是比较容易理解的),那么地面上的人所经历的时间相比于宇航员走地更慢,长此以往将比他们更年轻!这项验证实验很早就做过。

1971年做过一次非常精确的测量,哈菲尔(J.C.Ha1ele)和基丁(R.E.Keating)把4台铯原子钟分别放在民航客机上,在1万米高空沿赤道环行一周。一架飞机自西向东飞,一架飞机自东向西飞,然后与地面事先校准过的原子钟做比较。同时考虑狭义相对论效应和广义相对论效应,东向西的理论值是飞机上的钟比地面快275±21纳秒(10-9s),实验测量结果为快273±7纳秒,西向东的理论值是飞机上的钟比地面慢40±23纳秒,实验测量结果为慢59±10纳秒。其中广义相对论效应(即引力效应)理论为东向西快179±18纳秒,西向东快144±14纳秒,都是飞行时钟快于地面时钟;但需要注意的是,由于飞机向东航行是与地球自转方向相同,所以相对地面静止的钟速度更快,导致狭义相对论效应(即运动学效应)更为显著,才使得总效应为飞行时钟慢于地面时钟。

此外,1964年夏皮罗提出一项验证实验,利用雷达发射一束电磁波脉冲,经其他行星反射回地球再被接收。当来回的路径远离太阳,太阳的影响可忽略不计;当来回路径经过太阳近旁,太阳引力场造成传播时间加长,此称为雷达回波延迟或叫"夏皮罗时延效应"。天文学家后来通过金星做了雷达反射完全符合相对论的描述。2003年天文学家利用卡西尼号土星探测器,重复了这项实验,测量精度在0.002%范围内观测与理论一致,这是迄今为止精度最高的广义相对论实验验证。

4引力红移

从大质量天体发出的光(电磁辐射),由于处于强引力场中,其光振动周期要比同一种元素在地球上发出光的振动周期长,由此引起光谱线向红光波段偏移的现象。只有在引力场特别强的情况下,引力造成的红移量才能被检测出来。二十世纪六十年代,庞德、雷布卡和斯奈德在哈佛大学的杰弗逊物理实验室(Jefferson Physical Laboratory)采用穆斯堡尔效应的实验方法,定量地验证了引力红移。他们在距离地面22.6米的高度,放置了一个伽马射线辐射源,并在地面设置了探测器。他们将辐射源上下轻轻地晃动,同时记录探测器测得的信号的强度,通过这种办法测量由引力势的微小差别所造成的谱线频率的移动。他们的实验方法十分巧妙,用狭义相对论和等效原理就能解释。结果表明实验值与理论值完全符合。2010年来自美国和德国的三位物理学家马勒(H.Muller)、彼得斯(A.Peters)和朱棣文通过物质波干涉实验,将引力红移效应的实验精度提高了一万倍,从而更准确地验证了爱因斯坦广义相对论。

5黑洞

1916年,德国天文学家卡尔·史瓦西计算得到爱因斯坦引力场方程的一个真空解,这个解表明,质量大到一定程度,引力将把大量物质集中于空间一点,并产生奇异的现象。这种天体被美国物理学家约翰·阿奇巴德·惠勒命名为"黑洞"。史瓦西的解表明黑洞的质量极其巨大,而体积却十分微小,密度异乎寻常的大,它所产生的引力场极为强劲,以至于任何物质和辐射在进入到黑洞的一个事件视界(临界点)内,便再无法逃脱,甚至传播速度最快的光(电磁波)也无法逃逸。如果太阳要变成黑洞就要求其所有质量必须汇聚到半径仅3千米的空间内,而地球质量的黑洞半径只有区区0.89厘米。1964年,美籍天文学家里卡多·吉雅科尼(Riccardo Giacconi)意外地发现了天空中出现神秘的X射线源,方向位于银河系的中心附近。1971年美国"自由号"人造卫星发现该X射电源的位置是一颗超巨星,本身并不能发射所观测到的X射线,它事实上被一个看不见的约10倍太阳质量的物体牵引着,这被认为是人类发现的第一个黑洞。虽然黑洞不可见,但是它对周围天体运动的影响是显著的。现在,黑洞已经被人们普遍接受了,天文学家甚至可以用光学望远镜直接看到一些黑洞吸积盘的光。

6引力拖曳效应

一个旋转的物体特别是大质量物体还会使空间产生另外的拖曳扭曲,就好像在水里转动一个球,顺着球旋转的方向会形成小小的波纹和漩涡。地球的这一效应,将使在空间运行的陀螺仪的自转轴发生41/1000弧秒的偏转,这个角度大概相当于从华盛顿观看一个放在洛杉矶的硬币产生的张角。2004年4月20日,美国航天局"引力探测-B"(GP-B)卫星从范登堡空军基地升空,以前所未有的精度观测"测地线效应",从而寻找"惯性系拖曳"效应的迹象。卫星在轨飞行了17个月,随后研究人员对测量数据进行了5年的分析。2011年5月4日美国航天局发布消息称,GP-B卫星已经证实了广义相对论的这项预测。但是该项目的经济性和必要性受到很多批评的声音。

7引力波

爱因斯坦在发表了广义相对论后,又进一步阐述引力场的概念。牛顿的万有引力定律显示出引力是"超距"的,比如太阳如果突然消失,那么地球就会瞬间脱离自己的轨道,这似乎是正确的。但爱因斯坦提出"引力"需要在时空中传递,需要时间,质量的变化引起引力场变化,引力会以光速向外传递,就像水波一样,这就是"引力波"的由来。不过爱因斯坦知道引力波很微弱,像太阳这样的恒星是不能引起剧烈扰动的,连自己都认为可能永远都探测不到。1974年,美国物理学家泰勒(Joseph Taylor)和赫尔斯(Russell Hulse)利用射电望远镜,发现了由两颗中子星组成的双星系统PSR1913+16,并利用其中一颗脉冲星,精准地测出两个致密星体绕质心公转的半长径以每年3.5米的速率减小,3亿年后将合并,系统总能量周期每年减少76.5微秒,减少的部分应当就是释放出的引力波。泰勒和赫尔斯因为首次间接探测引力波而荣获1993年诺贝尔物理学奖。如今我们已经直接"听"到了引力波悦耳动听的声音,这预示着现代物理学崭新的篇章就此开启!

灵遁者整理提供